芯棋:一个三维原创棋类的设计笔记

芯棋:一个三维原创棋类的设计笔记

五分钟学会规则,一辈子下不完。

灵感来源

芯棋的起点很单纯:把围棋放进三维空间会怎样?

围棋的"气"是我最喜欢的机制之一------一个连通块如果没有气就要被提走,简单、优雅、推导出两千年的战术深度。但当我想把这个规则扩展到三维时,碰到了两个问题。

第一个问题:人类算不过来。 三维连通块的气需要计算六个方向(±X、±Y、±Z),一个块可以在三维空间中任意扭曲。职业棋手可以靠直觉推算二维的攻杀,但换成三维?你很难一眼看出一个复杂块有几口气。这不是一个可以靠人脑直觉判断的规则。

第二个问题:太容易活棋。 三维空间多出两个方向,随便下几手就能形成气很多的块。想吃掉对手几乎不可能,游戏会变成双方各自占一块地然后谁也奈何不了谁------缺乏攻防,缺乏张力。

所以我做了一个不同的选择:不把三维当成一个整体来算气,而是拆成三个正交截面,各自独立算气。

这个选择是芯棋一切后续设计的原点。它让三维棋类变得可算、可战、可博弈------而不是一个复杂到没人愿意下的数学练习。


三截面提子------芯棋的灵魂

芯棋的棋盘是 N×N×N 的立体格点阵列。落子后,系统分别在 X 截面(固定 x,变化 yz)、Y 截面(固定 y,变化 xz)、Z 截面(固定 z,变化 xy)中独立检查提子。

这意味着什么?

假设你的一个连通块在三维中占了 10 个格点,看起来还算稳固。但在 X 截面上看,这 10 个点分布在 3 个不同的切片中------其中某一层的子块可能只有 1 口气。对手堵住这口气,整个连通块就被提走,即使它在其他截面气很足。

这就是截面杀的威力。你无法只靠三维堆砌来保证安全------你的结构必须在每一个截面上都经得起推敲。

对进攻方而言,这意味着不必包围对手的整个连通块。只需在某一个截面上切断它的气即可。你可以从 X 方向施压,对手如果从 Y 方向补防,你就转向 Z 寻找新的突破口。

棋盘壁在算气时视作"友方",这让靠近壁面的棋子天然少了一到三个方向的防守压力。角部棋子三面靠壁,再围三面即可形成稳固结构------三维版的"金角银边"。


内芯与挪子

内芯是芯棋最核心的概念。当一个棋子的六个方向(±X、±Y、±Z)全部被己方棋子或棋盘壁占据时,它就成为一颗内芯。

角部棋子三面靠壁,再围三颗子(总计 4 子)即可造芯。边需要 5 子,面需要 6 子,内部需要 7 子。

为什么在意内芯?因为它给了你第二个操作:挪子

每手棋你可以选择落子,或者将一颗内芯移动到相邻的空格。挪子消耗一手棋,但原位置变成一个永久性的内芯空位("伤疤"),原所有者永远不能再把自己的棋子放回去。只有对手可以占据这个格。

挪子最重要的作用是:用未来的风险换现在的安全。

当你挪走一颗内芯,你在结构中强制留下了一个空位,等于给周围的连通块多了一口气------原本可能被截面杀的块因此得以存活。代价是这道伤疤是一个永久弱点,对手终有一天可能踏入其中而获胜。

挪子不可逆。每一次腾挪都是一次赌博。


三种胜利路径

芯棋有三种获胜方式,它们构成了一个完整的战略节奏。

第一条:清台终局

你通过落子触发吃子后,如果对手棋盘上不存在任何内芯,你立即获胜。

这条规则在前期激励玩家主动制造内芯。没有内芯就没有挪子的资本,而一旦内芯被全部吃光就输了。开局阶段双方都会积极构造内芯结构。

当内芯即将被破坏时,你可以提前挪子,在原位留下伤疤。这阻止了对手通过吃子触发清台胜利,但代价是亲手创造了一个入侵入口。

第二条:内芯侵入

你合法占据对手的任何一个内芯空位(伤疤),立即获胜。

随着挪子发生,伤疤开始出现在棋盘上。进攻方通过截面杀啃开伤疤周围的包围圈,直到这个空位不再处于自杀状态,然后一子落定。防守方要保护自己的伤疤------可以硬守,也可以创造新伤疤来转移压力。

因为有侵入胜利的存在,双方都不会轻易挪子------每道伤疤都是一个潜在的致命弱点。

第三条:无合法操作

轮到某方时,该方既不能落子也不能挪子------该方立即获胜。

防守好的结构往往含有大量天然空腔------不是挪子产生的伤疤,而是围出来的内部空间。终局棋盘渐满时,这些空腔需要用己方棋子填上。空腔越多,需要填的子就越多------但填子的过程中暴露的可攻击面也越多,反而更容易被截面杀打穿。也就是说,防守越好的人,反而越难走到无合法操作这个胜利条件。

实际上我也不确定这个条件是否真的会被触发。截面杀和前两条规则可能早在填空腔的过程中就终结了比赛。也许这个兜底条款永远不会被用到------留待读者自行探索。


芯棋的复杂性

读完规则之后,你可能在想:这个游戏到底有多深?

先看棋盘规模。7×7×7 的芯棋有 343 个格点,围棋 19×19 有 361 个交叉点------数量级相当。但芯棋的格子有五种状态(空、黑子、白子、黑伤疤、白伤疤),而围棋的交叉点只有三种。状态空间的基数至少是 5³⁴³ 级别。

再看分支因子。芯棋每手有两种操作可选------落子或挪子。评估局面需要同时追踪 X、Y、Z 三个截面各自的气。你下一手棋,对手需要在心理模型中以三种不同的二维视角重新审视整个棋盘。这种认知负荷是二维棋类没有的。

从 AI 的角度看,芯棋带来了几个独特的挑战:双动作空间(Place/Shift)需要网络同时输出两种策略分布;截面独立气判定在神经网络的表征中不是天然容易学习的模式;不可逆的伤疤要求模型具备长期记忆------网络必须记住哪些位置再也回不来了。

当然,必须诚实地说:芯棋还很年轻。围棋有两千多年的棋谱积累和职业体系,芯棋目前只有一位设计者------所有的代码和设计都是我一人完成的。很多问题连设计者自己都没有答案。但这种未被探索的状态,本身也是它最迷人的地方。


棋盘尺寸的学问

芯棋支持 N=3 到 N=13 的棋盘。经过大量对弈测试后,各尺寸的特征如下:

5×5×5(125 格): 看着格点不少,但每个截面只有 25 格。在截面杀的规则下,攻防空间不够施展。适合入门体验规则,但深入对弈很快会感到天花板。

6×6×6(216 格)和 7×7×7(343 格): 这是芯棋的甜区。截面从 25 格扩大到 36 格、49 格,截面杀的施展空间质变。攻防可以在多个截面之间跳跃腾挪,战略选择显著丰富。目前的引擎上限设为 7×7×7。

9×9×9(729 格)以上: 要谈得上围棋那样的大局策略,估计需要到这个级别。729 个格点提供了足够的战略纵深。但目前还没有纳入正式支持------如果有人感兴趣,会考虑扩展。

关于先手优势: 在禁天元规则下,芯棋的先手优势并不明显。甚至在小尺寸棋盘(6 以下)上,先手可能反而是劣势。执黑不再天然占优,对弈双方在起跑线上更加公平。


实战体验

在 7×7×7 的对局中,芯棋呈现出高度紧凑的节奏。这种紧凑性来源于截面杀规则所创造的攻防转换:进攻方在某一截面上形成威胁,防守方牺牲一手的时间,在另一截面上构造新的安全结构作为回应。攻防并非在同一截面拉锯,而是不断在不同截面上跳跃转移。

当一方通过截面杀打开缺口时,防守方往往不着急封堵,而是利用这一手的时间差,在另一个截面上制造稳固结构,将战场整体转移。这种跨维度的攻防转换让对局始终处于高强度博弈之中。

容错率极低。任何一方的微小失误,都可能在某一截面上被抓住放大。但与此同时,三维棋盘提供了多个正交方向------即使在某一截面处于劣势,仍有机会在另一截面上通过精确操作逆转局势。

这不是一个被"设计"出来的规则集合。它是在截面独立算气这个简单设定下,自然涌现的复杂系统。五分钟学会规则,但它的战略深度究竟有多深------连设计者都还在探索中。


芯棋是开源、免费的。在Github上使用MIT 许可。芯棋内存极小,程序文件不到 1M,支持联机,下载即玩。

GitHub: github.com/Hxygw/--Xin...

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